Question

类比是化学学习中常用的方法之一，已知硝酸能把铁氧化成 Fe （ NO₃）₃，但当铁过量时，产物是 Fe （NO₃）₂．某同学受此启发，提出一个相似的观点：氯气与铁粉反应，当 C1₂ 足量时生成 FeC1₃，当铁粉过量时产物是 FeCl₂．为验证该观点是否正确，该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的 C1₂ 中点燃，取其表面生成物并分别编号为 A、B，然后通过实验确定其成分．
探究过程如下：
提出假设：A 是 FeCl₃，B 是 FeCl₂．
（1）设计实验方案：分别取 A、B 的溶液均进行以下实验，但实验现象相同．请填写下表中的相应空格．

实验方法	实验现象	结论
分别向A、B溶液中加KSCN溶液		固体物质中有FeCl3
分别向KMnO4溶液中加适量A、B溶液	KMnO4溶液颜色无明显变化	固体物质中不含

（2）根据上述实验结论，写出C1₂与铁粉加热时发生反应的化学方程式：

 

．
（3）为进一步探究 FeC1₃ 溶液的性质，他又利用 A 溶液做了如下一些实验，其中明显错误的是

 

（填写序号）．
A．将 A 溶液滴入淀粉碘化钾溶液中，可得到蓝色液体，该液体能产生丁达尔现象
B．向 A 溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色加深
C．在 A 溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀
D．将 A 溶液加热蒸干并灼烧，得到FeC1₃固体
（4）FeCl₃溶液常作印刷电路铜板腐蚀剂，腐蚀后的废液中含有 FeC1₃、FeCl₂、CuCl₂，
某研究性学习小组的同学们设计了两种从废液中回收 Cu的方案：
方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，过滤．在所得滤渣中加入足量的盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜．该方案中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为：

 

方案2：在废液中加入适量的盐酸调节溶液的 pH=1，用铜和石墨作电极进行电解．当观察到阴极上有少量气泡产生时，即停止电解，这时要回收的 Cu 已全部析出．该方案中铜作

 

极，该电极上所发生的电极反应为（若有多个电极反应，请按照反应发生的先后顺序全部写出）

 

．方案2 在电极上直接回收铜，操作上比方案 1 简便，但方案 2 也有不足之处，主要表现为：

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,二价Fe离子和三价Fe离子的检验

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）铁离子和硫氰根离子反应生成血红色硫氰化铁，亚铁离子具有还原性能被酸性高锰酸钾氧化；
（2）在加热条件下，氯气和铁反应生成氯化铁；
（3）A．铁离子能氧化碘离子生成碘单质；
B．铁离子与Fe反应生成亚铁离子；
C．铁离子与NaOH溶液生成氢氧化铁红褐色沉淀；
D．将FeC1₃溶液加热蒸干并灼烧，得到Fe₂O₃固体；
（4）方案一：在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性；
方案二：用铜和石墨作电极进行电解，Cu作阴极，石墨作阳极，阴极上阳离子得电子，阳极上氯离子失电子生成氯气．

解答： 解：（1）铁离子和硫氰根离子反应生成血红色硫氰化铁，分别向A、B溶液中加KSCN溶液，溶液中含有氯化铁，铁离子和硫氰化钾反应反应而使溶液呈血红色，亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，如果向分别向KMnO₄溶液中加入适量A、B溶液，KMnO₄溶液颜色无明显变化，说明不含氯化亚铁，
故答案为：溶液变红色；FeCl₂；
（2）在加热条件下，铁在氯气中反应生成氯化铁，反应方程式为：2Fe+3Cl₂

△   .

2FeCl₃，
故答案为：2Fe+3Cl₂

△   .

2FeCl₃；
（3）A．铁离子能氧化碘离子生成碘单质，所以滴入淀粉碘化钾溶液中，可得到蓝色液体，淀粉溶液为胶体，则能产生丁达尔现象，故A正确；
B．铁离子与Fe反应生成亚铁离子，溶液由黄色变为浅绿色，溶液颜色变浅，故B错误；
C．溶液中存在铁离子，加氢氧化钠溶液，铁离子与NaOH溶液生成氢氧化铁红褐色沉淀，故C正确；
D．将FeC1₃溶液加热促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀，同时生成的HCl挥发，也能使水解平衡正移，蒸干并灼烧氢氧化铁分解，得到Fe₂O₃固体，故D错误；
故答案为：BD；
（4）在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，铁和铁离子反应生成亚铁离子，反应方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，铜离子和铁反应方程式为：Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，铁离子和铜的反应方程式为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，铁和氢离子反应方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，所以四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺，
故答案为：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺；
方案二：回收铜，则铜不能作阳极，用铜和石墨作电极进行电解，Cu作阴极，石墨作阳极，阴极上阳离子得电子氧化性强的先得电子，则阴极上Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺依次得电子，则电极反应为：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺、Cu²⁺+2e^-=Cu、2 H⁺+2e^-=H₂↑，阳极上氯离子失电子生成氯气，氯气有毒会污染空气，使用电解装置，成本较高；
故答案为：阴；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺、Cu²⁺+2e^-=Cu、2 H⁺+2e^-=H₂↑；有污染性气体C1₂ 产生；使用了电解装置，成本较高．

点评：本题考查了实验探究物质的组成、电解原理的应用等，明确物质的性质是解本题关键，知道氧化性强弱的判断方法，亚铁离子和铁离子的检验是常考查点，题目难度中等．